Synchronization can be found in many areas and has also been implicated in undesirable neuropsychiatric disorders such as epilepsy, Parkinson’s disease, and schizophrenia. Recently, Coordinated Reset(CR) stimulation technique has been suggested to be effective for destabilizing abnormal synchronized burst activity in computational study. We took advantage of the hippocampal neurons cultured on multi-electrode array(MEA) to demonstrate the effect of CR stimulation. Herein, electrical switch system is developed and incorporated with MEA system to implement the novel stimulation method and to study the desynchronizing effect on cultured neural network which exhibits array-wide burst activity. The switch system is characterized by its capability of delivering high frequency pulses in spatially randomized order. We show that highly synchronized burst activity can be abolished after applying CR stimulation. This newly developed switch system is expected to be used in further study of the modulatory effect of CR stimulation on abnormally robust synchronized activity.
동기화 현상은 여러 자연현상에서 쉽게 관찰이 되며 뇌전증, 파킨슨병과 같은 뇌질환 환자의 뇌에서도 관찰이 된다. 최근에 이론적으로 비정상적으로 강한 동기화 활동을 억제시키는 데에 Coordinated Reset(CR) 자극 방법이 제안 되었다. 본 연구에서는 다채널전극 어레이 칩에 해마 세포를 배양하여 CR 자극의 효과를 보고자 한다. CR 자극 이론을 적용하기 위해서 스위치 시스템을 제작하였고, 고주파 펄스 자극이 다채널에 무작위 순서로 지연시간이 거의 없이 잘 전달이 되는 것을 확인하였다. CR 자극을 적용한 결과 배양한 신경세포가 나타내는 강한 동기화 활동이 억제되는 것을 확인하였다. 개발한 자극 스위치 시스템을 통해 뇌 질환에서 보이는 강한 동기화된 네트웍 활동을 조절할 수 있는 자극방법을 연구해 볼 수 있을 것으로 기대한다.
